電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的簡要探討

1、電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的簡要探討         10-06-24 09:25:00     作者：彭樂章    編輯：studa20摘要:隨著改革開放的不斷深入,我國在基礎(chǔ)材料工業(yè)及電子元器件的引進和制造方面取得了巨大發(fā)展。電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護技術(shù)不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷注入新的活力。本文回顧了我國電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)發(fā)展的過程,概述了微機繼電保護技術(shù)的成就,提出了未來

2、繼電保護技術(shù)發(fā)展的趨勢是:計算機化,網(wǎng)絡(luò)化,保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化和人工智能化。 關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);繼電保護;微機繼電保護;發(fā)展 在電力系統(tǒng)的運行中,為了防止或減少故障的發(fā)生,必須采用保護裝置來檢測和監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀況,這種保護裝置通常由繼電器或其附屬設(shè)備組成,稱為繼電保護。 一、我國繼電保護技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展對繼電保護不斷提出新的要求,電子技術(shù)、計算機技術(shù)與通信技術(shù)的飛速發(fā)展又為繼電保護技術(shù)的發(fā)展不斷地注入了新的活力,因此,繼電保護技術(shù)得天獨厚,在40余年的時間里完成了發(fā)展的4個歷史階段。建國后,我國繼電保護學(xué)科、繼電保護設(shè)計、繼電器制造工業(yè)和繼電保護技術(shù)隊伍從無到有

3、,在大約10年的時間里走過了先進國家半個世紀走過的道路。20世紀50年代,我國工程技術(shù)人員創(chuàng)造性地吸收、消化、掌握了國外先進的繼電保護設(shè)備性能和運行技術(shù)。 1.建成了一支具有深厚繼電保護理論造詣和豐富運行經(jīng)驗的繼電保護技術(shù)隊伍,對全國繼電保護技術(shù)隊伍的建立和成長起了指導(dǎo)作用。阿城繼電器廠引進消化了當時國外先進的繼電器制造技術(shù),建立了我國自己的繼電器制造業(yè)。因而在60年代中我國已建成了繼電保護研究、設(shè)計、制造、運行和教學(xué)的完整體系。這是機電式繼電保護繁榮的時代,為我國繼電保護技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。 2結(jié)束了500kV線路保護完全依靠從國外進口的時代。在此期間,從70年代中,基于集成運算放大器

4、的集成電路保護已開始研究。到80年代末集成電路保護已形成完整系列,逐漸取代晶體管保護。到90年代初集成電路保護的研制、生產(chǎn)、應(yīng)用仍處于主導(dǎo)地位,這是集成電路保護時代。 3.天津大學(xué)與南京電力自動化設(shè)備廠合作研制的集成電路相電壓補償式方向高頻保護也在多條220kV和500kV線路上運行。我國從70年代末即已開始了計算機繼電保護的研究。 4.高等院校和科研院所起著先導(dǎo)的作用。華中理工大學(xué)、東南大學(xué)、華北電力學(xué)院、西安交通大學(xué)、天津大學(xué)、上海交通大學(xué)、重慶大學(xué)和南京電力自動化研究院都相繼研制了不同原理、不同型式的微機保護裝置。 5.揭開了我國繼電保護發(fā)展史上新的一頁,為微機保護的推廣開辟了道路。在主

5、設(shè)備保護方面,東南大學(xué)和華中理工大學(xué)研制的發(fā)電機失磁保護、發(fā)電機保護和發(fā)電機變壓器組保護也相繼于1989、1994年通過鑒定,投入運行。隨著微機保護裝置的研究,在微機保護軟件、算法等方面也取得了很多理論成果,可以說從90年代開始我國繼電保護技術(shù)已進入了微機保護的時代。 二、繼電保護的未來發(fā)展 繼電保護技術(shù)未來趨勢是向計算機化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,保護、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展。 1.計算機化:隨著計算機硬件的迅猛發(fā)展,微機保護硬件也在不斷發(fā)展。原華北電力學(xué)院研制的微機線路保護硬件已經(jīng)歷了3個發(fā)展階段:從8位單CPU結(jié)構(gòu)的微機保護問世,不到5年時間就發(fā)展到多CPU結(jié)構(gòu),后又發(fā)展到總線不出模塊的

6、大模塊結(jié)構(gòu),性能大大提高,得到了廣泛應(yīng)用。華中理工大學(xué)研制的微機保護也是從8位CPU,發(fā)展到以工控機核心部分為基礎(chǔ)的32位微機保護。南京電力自動化研究院一開始就研制了16位CPU為基礎(chǔ)的微機線路保護,已得到大面積推廣,目前也在研究32位保護硬件系統(tǒng)。東南大學(xué)研制的微機主設(shè)備保護的硬件也經(jīng)過了多次改進和提高?，F(xiàn)在,同微機保護裝置大小相似的工控機的功能、速度、存儲容量大大超過了當年的小型機,因此,用成套工控機作成繼電保護的時機已經(jīng)成熟,這將是微機保護的發(fā)展方向之一。      10-06-24 09:25:00     

7、;作者：彭樂章    編輯：studa20繼電保護裝置的微機化、計算機化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。但對如何更好地滿足電力系統(tǒng)要求,如何進一步提高繼電保護的可靠性,如何取得更大的經(jīng)濟效益和社會效益,尚須進行具體深入的研究。 2.網(wǎng)絡(luò)化:計算機網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時代的技術(shù)支柱,使人類生產(chǎn)和社會生活的面貌發(fā)生了根本變化。它深刻影響著各個工業(yè)領(lǐng)域,也為各個工業(yè)領(lǐng)域提供了強有力的通信手段。到目前為止,除了差動保護和縱聯(lián)保護外,所有繼電保護裝置都只能反應(yīng)保護安裝處的電氣量。繼電保護的作用也只限于切除故障元件,縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強有力的數(shù)

8、據(jù)通信手段。國外早已提出過系統(tǒng)保護的概念,這在當時主要指安全自動裝置。因繼電保護的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍(這是首要任務(wù)),還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。這就要求每個保護單元都能共享全系統(tǒng)的運行和故障信息的數(shù)據(jù),各個保護單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動作,確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。顯然,實現(xiàn)這種系統(tǒng)保護的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護裝置用計算機網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來,亦即實現(xiàn)微機保護裝置的網(wǎng)絡(luò)化。這在當前的技術(shù)條件下是完全可能的。對于一般的非系統(tǒng)保護,實現(xiàn)保護裝置的計算機聯(lián)網(wǎng)也有很大的好處。繼電保護裝置能夠得到的系統(tǒng)故障信息愈多,則對故障性質(zhì)、故障位置的判斷和故障

9、距離的檢測愈準確。對自適應(yīng)保護原理的研究已經(jīng)過很長的時間,也取得了一定的成果,但要真正實現(xiàn)保護對系統(tǒng)運行方式和故障狀態(tài)的自適應(yīng),必須獲得更多的系統(tǒng)運行和故障信息,只有實現(xiàn)保護的計算機網(wǎng)絡(luò)化,才能做到這一點。對于某些保護裝置實現(xiàn)計算機聯(lián)網(wǎng),也能提高保護的可靠性。微機保護裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護性能和可靠性,這是微機保護發(fā)展的必然趨勢。 3.保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化:在實現(xiàn)繼電保護的計算機化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下,保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機,是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)上的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運行和故障的任何信息和數(shù)據(jù),也可將它所獲得的被保護元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送

10、給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此,每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能,而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能,亦即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。目前,為了測量、保護和控制的需要,室外變電站的所有設(shè)備,如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資,而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計算機裝置,就地安裝在室外變電站的被保護設(shè)備旁,將被保護設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后,通過計算機網(wǎng)絡(luò)送到主控室,則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì),還可免除電磁干擾?，F(xiàn)

11、在光電流互感器(OTA)和光電壓互感器(OTV)已在研究試驗階段,將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下,保護裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方,亦即應(yīng)放在被保護設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號后,一方面用作保護的計算判斷;另一方面作為測量量,通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對被保護設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置,由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。 4.智能化:近年來,人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域都得到了應(yīng)用,在繼電保護領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法,很多難以列出方程式或難以求